JP4037427B2 - 加熱要素 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づく加熱要素に関するものである。一般的な加熱要素は、例えば、車両のシートを加熱するのに使用される。

特許文献１から既知の加熱要素においては、互いに接触しない多数の発熱導体が２つの電極間に配置されている。この設計形式の欠点の一つは、ある発熱導体に断線があるときに、この発熱導体により覆われた被加熱基材表面の部分をもはや加熱することができないことである。加熱要素を縫いこまなければならない場合には、縫い針により多数の発熱導体が損傷を受ける可能性がるので、特に望ましくない。

特許文献２から既知の加熱要素においては、互いに結合された多数の発熱導体が２つの電極間に置かれている。ある発熱導体に断線があるときに、これら発熱導体の相互の橋かけ結合は、結果として断線部位の周りにおける電流の偏向になる。その結果、発熱導体の断線にもかかわらず、この加熱要素は、被加熱基材表面を一貫した方法で加熱し続ける。しかしながら、電極が断路（break)するときに、まさに発熱導体の相互の橋かけ結合のために、望ましくない電流濃度が電極における断路（break)の部位に起こる可能性があるという、問題が生じる。その結果、この領域において過熱が起こりうる。

ドイツ特許第４１０１２９０号明細書 ドイツ特許第１０１１２４０５号明細書

損傷を受けにくく、間接的な損傷の点から見て安全であり、更に仕上げ縫いをもっと容易に行なうことができる加熱要素を実現するために、請求項１の対象物が提案されている。加熱部を分けて、互いに電気的に接触しない異なるバンドルにすることは、一方では、個々の加熱部の損傷に関して十分な冗長性を保証する。他方では、電極断路の場合における制御されていない電気伝導が局所的な過熱に至ることはないことが確信される。

ここで、バンドルは、ほぼ円形の断面をもつ細長い全体的構造になった個々の加熱部の単なる集合に限定されるものではない。加熱部のバンドルは、少なくとも想像上、物理的に定義しうる細長い領域内に配列され、機能的に及び／又は物理的に関連すると考えることができ、及び／又は、少なくともそれらの全体的推移に関して、互いに大ざっぱに言って長手方向に整列された多数の加熱部であると定義される。

請求項２に記載されたように少なくとも３本の加熱部のバンドルを含む加熱要素は、ニードルの打撃により２本の加熱部の交差部位が運悪く壊されても、バンドルが依然として導電性であり続けることを保証する。

請求項３による加熱要素は、強固で機能的な加熱部を特徴として有している。

請求項４による加熱要素は、突き出る加熱部のバンドルが厚くなるのを回避している。

請求項５による加熱要素は、非常に簡単に仕上げ縫い(overstitch)することができ、しかもフェールセーフである加熱部のバンドルを特徴として有している。

請求項６による加熱要素は、同様に、室内装飾材料であるかのように感じられない全高を有している。

請求項７による加熱要素は、異なる冗長性をもつ構造の形成を可能にする。

請求項８による加熱要素は、経済的に製造することができる。

請求項９又は１０による加熱要素は、仕上げ縫いにもかかわらず特にフェールセーフである。

図１は加熱要素１を示している。これは担体層３を特徴としている。担体層３は、編地又はフェルト材料のような繊維材料から製造されるのが好ましい。本実施形態において、この担体層は矩形の外形寸法を有している。２つの電極５，５’は担体層３の長手方向縁部に沿って配置されている。該電極は、例えば、導電線、導電結合剤、導電フォイル、及びそれらの組合せ又は均等物から形成されている。

電極５，５’の各々は、両端のうちの一方で電力供給線７、７’を介して電力／電圧接点（図示せず）に結合されている。

電極に対しある角度で延びているのは加熱部１１，１１’，１１”……のバンドル９，９’，９”……である。本実施形態において、これらのバンドル９，……は電極に対して垂直に配置されている。これらのバンドルは担体層３上に配置されている。該バンドルは担体層に接着剤により取着されるのが好ましい。しかしながら、これらは、編み込まれていても、縫い付けられていても、或いは例えば織り込まれていてもよい。

本実施形態において、加熱部１１，１１’，１１”……の個々のバンドル９，９’，９”……は一方の電極５から他方の電極５’へと一直線に延びている。しかしながら、これらのバンドルは、蛇行路を通っていても、湾曲していても、或いはその他の仕方で延びていてもよい。

加熱部１１，１１’，１１”……のバンドル９，９’，９”……は互いに接触していないことが好ましい。都合が良いのは、電極５，５’間に設けられた被加熱基材４を均一に加熱するために、十分な数のバンドル９，９’，９”……が考慮に入れられていることである。

加熱部１１，１１’，１１”……のバンドル９，９’，９”……は、テープ状細長片２０の上に又は内側に蛇行式に配置されるのが好ましい。この細長片２０は、材料アンダーレイ（material underlay)、接着テープ又は類似物から形成することができる。しかしながら、該細長片は、バンドル９，９’，９”……の加熱部１１，１１’，１１”……が配置されるスペースの純粋に想像上の区画であってもよい。

加熱部１１，１１’，１１”……は、ジグザグ形態で、一直線に、又は別の仕方で敷設することもできる。それらを少なくとも大部分について一定のスペースをあけて配置することが理にかなっている。加熱部のうち少なくとも１本は、それが多数のその他の加熱部１１’，１１”……と交差して該その他の加熱部１１’，１１”……に対する接続点１２を形成するような方法で配置されていることが望ましい。

本実施形態において、バンドル９，９’，９”……の加熱部１１，１１’，１１”……は、正確に同じ“振幅”及び同じ中心線を有して波状もしくは正弦波状に敷設されている。これらの加熱部は、バンドルにおける中心線に沿った“波”の割合（１対バンドル中のそれらの数（ここでは３））だけ互いにずらされている。

構造全体を固定するため、望ましいのは、実施形態の設計において見られるように、担体層３の上に被覆層２を、それらの間に電極５，５’及び加熱部１１，１１’，１１”……が組み込まれるような方法で配置することであろう。

加熱要素が電流に接続されれば、電流は電源装置から電力供給線７を経由して電極５に流れ込む。電極５は、電気的に言えば、加熱部１１，１１’，１１”……よりも明らかに導電性であるから、加熱する電流は、電極に接続された加熱部１１，１１’，１１”……のバンドル９，９’，９”……に一様に配電される。次いで電流は、電極５から被加熱基材４の加熱部１１，１１’，１１”……を経て電極５’に流れ込み、そこから電力供給線７’を経由して戻り電力／電圧接点に流入する。

実施形態の設計に示すように、加熱要素１をカバーに縫い込むのが望ましいかも知れない。そのような場合、次に、例えば縫い目層１３が被加熱基材４の端から端に延びている。縫い目層のコースは、発熱導体のバンドル９，９’，９”……のコースに関して所望の任意の角度αで配列することができる。本実施形態の場合、縫い目層１３は、バンドル９，９’，９”……に対して垂直にかつ電極５，５’に対して大体平行に延びている。縫い目層１３は少なくとも１本のステッチドスレッド１４を特徴として有する。縫い目層１３は、ニードル縫いに続いて、貫入部位１８へと延びる。貫入部位１８の開口サイズｄは、縫い針の太さ及び／又はステッチドスレッド（単数又は複数）の厚さにより基本的に決定される。ニードル縫いの長さｓは貫入部位１８の中心から中心までの寸法である。貫入部位の縁と縁との間の距離はｘである。実際には、貫入部位の開口が小形であるため、おおざっぱに言って、ｘはニードル縫いの長さｓにほぼ相当する。

仕上げ縫いをするときに、バンドル９，９’，９”……を通る電流の導通を確実にするため、仕上げ縫いの間、少なくとも１つの加熱部１１，１１’，１１”……が保護されていることが必要である。そうすれば電流は、損傷した発熱導体から残りの発熱導体に伝導することができる。これを実現するため、接続点１２は、加熱部が縫い目層１３の前後に延びている方向に関して整列されていなければならない。更に、これら接続点１２は、貫入部位１８の開口サイズｄよりも大きな間隙を接続点間に有していなければならない。このようにすることにより、多数の接触導体（contact conductor)がニードルからの１回の打撃により破壊されることが防止される。同じ目的は、各接続点について、２本の加熱部１１，１１’のみが交差しており、かつ少なくとも１本の残りの加熱部１１”が、貫入部位１８の開口サイズｄと少なくとも同じ程度の大きさであるような接続点からの最小距離を特徴として有していれば、満たされる。

縫い針がバンドル９，９’，９”……に数回ぶつかるのを防止するため、加熱部１１，１１’，１１”……の幅ｆと少なくとも同じほど大きい、好ましくはバンドル９，９’，９”……の幅ｂと同じほど大きい貫入部位１８同士間の距離ｘを選択することが望ましい。これは、縫い目層１３によるバンドル９のほぼ直角の仕上げ縫いにあてはまる。それが別の角度で交差していれば、貫入部位１８同士間の距離ｘは、少なくとも、導体バンドルの幅ｂと選択角度αの正弦との積であることが好ましい。

図示しない別の形式の設計においては、加熱部のバンドルについて、縫い針の縫い目の貫入部位により数回貫通される備えをすることができる。この場合、加熱部の数及びそれらの配列は、貫入部位間のバンドルの領域でバンドルが数回貫入されるにもかかわらず十分な数の残りの加熱部の存在が保証されるような方法で、バンドル内に分散させられる。

本発明の設計の一例として電気加熱要素１を示しており、この設計は例としてのみであると考えられるべきである。

符号の説明

１ 加熱要素
２ 被覆層
３ 担体層
４ 被加熱基材表面
５，５’ 電極
７，７’ 電力供給線
９，９’ 加熱部のバンドル
１１，１１’，１１” 加熱部
１２ 加熱部の接続点
１３ 縫い目層
１４ ステッチドスレッド
１５ 担体層上方のステッチドスレッドの部分
１６ 担体層下方のステッチドスレッドの部分
１８ 縫い針の縫い目の貫入部位
２０ テープ状細長片
ｂ バンドルの幅
ｄ 貫入部位の開口サイズ
ｆ 加熱部の幅
ｓ ニードル縫いの長さ
ｘ 貫入部位同士の距離

Claims (10)

1. 電流を供給するための少なくとも２つの電極（５，５’）を有すると共に、被加熱基材表面（４）の少なくとも一部を覆って前記電極（５，５’）間に配置され前記電極に電気伝導で接続された複数の加熱部（１１，１１’，１１”）を含む、加熱要素（１）において、該加熱要素（１）は、前記加熱部(１１，１１’,１１”）のバンドル（９，９’，９”，９’”）を少なくとも２本有し、前記少なくとも２本のバンドルは、該バンドル間の電気接触を避けるために、互いに所望距離を置いて配置されており、前記加熱部のうちの少なくとも２本の加熱部(１１，１１’,１１”）は、複数の電気接続点（１２）を形成しており、各バンドル（９，９’，９”，９’”）は少なくとも２本の加熱部（１１，１１’，１１”）を含んでいることを特徴とする加熱要素。
2. 各バンドル（９，９’，９”，９’”）は、少なくとも３本の加熱部（１１，１１’，１１”）を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の加熱要素。
3. 少なくとも１本の加熱部（１１，１１’，１１”）は、銅、カーボン粒子、カーボン繊維、炭化合成フィラメント、銀、金、ポリアミド及び／又はそれらの組合せから形成されており、１本の加熱部（１１，１１’，１１”）は、１本又は数本のモノフィラメント製発熱導体、１層又は数層の絶縁層、及び／又は１個又は数個の機械的強化装置を含んでおり、該モノフィラメント製発熱導体、絶縁層、及び／又は機械的強化装置は、前記加熱部（１１，１１’，１１”）が延びる方向に対して平行な、同心の、ジグザグ蛇行の及び／又はらせん状の形で整列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱要素。
4. 少なくとも１本のバンドル（９，９’，９”，９’”）はテープ状細長片（２０）を有しており、該細長片内で、前記加熱部（１１，１１’，１１”）は互いに長手方向に整列されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の加熱要素。
5. １本のバンドル（９，９’，９”，９’”）のうちの少なくとも２本の加熱部（１１，１１’，１１”）は、それらのコースの少なくとも大部分において互いに離間して、前記バンドル（９，９’，９”，９’”）において整列され、また、少なくとも１本の加熱部（１１）は、該加熱部（１１）が電気伝導により互いに結合される複数の電気接続点（１２）を少なくとも１本の他の加熱部（１１’，１１”）と共に形成するために、多数の曲り目もしくはキンクを有していて、前記複数の電気接続点（１２）は、前記バンドル（９，９’，９”，９’”）及び／又は前記加熱部（１１，１１’，１１”）の全長にわたり分散されているが、しかし前記加熱部（１１，１１’，１１”）が延びる方向に関して少なくとも前後で１つの縫い目層（１３）が前記バンドル（９，９’，９”，９’”）と交差／貫通していることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の加熱要素。
6. 前記バンドル（９，９’，９”，９’”）は、最大で２〜３本の加熱部（１１，１１’，１１”）の全高を有している、ことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の加熱要素。
7. 少なくとも２本の加熱部（１１，１１’，１１”）はそれらの構造及び／又はそれらの材料組成が互いに異なっている、ことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の加熱要素。
8. 前記加熱要素（１）は、繊維材料から形成された担体層（３）を有していること、少なくとも１本のバンドル（９，９’，９”，９’”）は、前記担体層（３）上に重ねられるか又は該担体層（３）と被覆層（２）との間に積層されていること、少なくとも１つの電極（５，５’）は、接着、縫い付け、編み込み、ステッチボンディング又は刺繍により前記担体層（３）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の加熱要素。
9. 前記加熱要素（１）は、前記被加熱基材表面（４）の領域において、縫い目層（１３）により少なくとも部分的に仕上げ縫いされていること、該縫い目層（１３）は、前記加熱部（１１，１１’，１１”）の少なくとも１本のバンドル（９，９’，９”，９’”）と角度αで交差していること、前記縫い目層（１３）の縫い目の貫入部位（１８）は、開口サイズ（ｄ）と互いの間隙（ｘ）とを有すること、前記バンドル（９，９’，９”，９’”）は、その長手方向延長線に交差する幅（ｂ）を前記被加熱基材表面（４）の平面内に有していること、前記バンドル（９，９’，９”，９’”）の少なくとも１本の加熱部（１１，１１’，１１”）は、その長手方向延長線に交差する幅（ｆ）を前記被加熱基材表面（４）の平面内に有していること、前記開口サイズ（ｄ）は、前記バンドル（９，９’，９”，９’”）の前記幅（ｂ）よりも小さいこと、そして前記貫入部位（１８）同士の距離（ｘ）は、前記加熱部（１１，１１’，１１”）の前記幅（ｆ）と少なくとも同じほど大きいことを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の加熱要素。
10. 前記縫い目層（１３）の縫い目の前記貫入部位（１８）の前記開口サイズ（ｄ）は、少なくとも１本の加熱部（１１，１１’，１１”）の前記幅（ｆ）だけ前記バンドル（９，９’，９”，９’”）の前記幅（ｂ）よりも小さいこと、前記貫入部位（１８）同士の距離（ｘ）は、前記バンドル（９，９’，９”，９’”）の前記幅（ｂ）と少なくとも同じほど大きいことを特徴とする請求項９に記載の加熱要素。

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